DE2145189A1

DE2145189A1 - Double focus X-ray tube

Info

Publication number: DE2145189A1
Application number: DE19712145189
Authority: DE
Inventors: Zed J Elmhurst Pleil Viktor W Downers Grove 111 Atlee (V St A ) M
Original assignee: Picker Corp
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1970-09-09
Filing date: 1971-09-09
Publication date: 1972-03-23
Also published as: US3649861A; CA936905A

Description

Patentanwälte D-pl.-Ing. F. Weickmann,Patent Attorneys D-pl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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595 Miner Road, Cleveland, Ohio 44124, V. St. A.595 Miner Road, Cleveland, Ohio 44124, V. St. A.

Double focus X-ray tube

Auf dem Gebiet der Röntgenographie sind seit langem Doppelfokusröhren in Anwendung, die das Strichfokusprinzip ausnutzen und die Anwendung eines großen und eines kleinen Brennflecks ermöglichen. Bei derartigen bekannten Röhren sind jedoch gesonderte Heizfadenanordnungen für die Erzeugung des großen Brennflecks und des kleinen Brennflecks verwendet worden, und die Geometrie der Kathodenanordnung ist so gewählt worden, daß es schwierig ist, den Elektronenfluß durch Vorspannen des Kathodenkörpers in Bezug auf die Heizfadenanordnung abzuschalten. Es sind zwar schon Gitteranordnungen verwendet worden, die die Anbringung von Drähten zwischen dem Heizfaden und der Anode erfordern, wobei diese Drähte auf eine Abschaltspannung vorgespannt werden können. Derartige Gitterdrähte sind jedoch aus verschiedenen Gründen heraus unerwünscht .Double focus tubes have long been used in the field of radiography in application that use the line focus principle and the application of a large and a small Allow focal spot. However, in such known tubes there are separate filament assemblies for generation of the large focal spot and the small focal spot have been used, and the geometry of the cathode arrangement is selected It has been found that it is difficult to control the flow of electrons by biasing the cathode body with respect to the filament assembly switch off. There are already grid arrangements have been used, the attachment of wires between the filament and anode, which wires can be biased to a cut-off voltage. Such However, grid wires are undesirable for a number of reasons.

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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, eine Doppelfokus-Kathodenanordnung zu schaffen, die ohne weiteres zur Erzielung einer Abschaltung vorgespannt werden kann, und zwar durch Anlegen einer negativen Spannung an den Kathodenkörper in Bezug auf die vorgesehene Heizfadenanordnung. Im The invention is accordingly based on the object, a To provide a dual focus cathode assembly that can be readily biased to achieve shutdown, and by applying a negative voltage to the cathode body in relation to the intended filament arrangement. in the

weiteren ist eine Anordnung zu schaffen, die abwechselnd einen großen und einen kleinen Brennfleck auf einer Anode von einer Doppelfokus-Kathodenanordnung her unterzubringen gestattet.Another is to create an arrangement that alternates between a large and a small focal spot on an anode allowed to accommodate from a double focus cathode assembly.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.The object indicated above is achieved by the invention specified in claim 1.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kathode mit zwei nahezu parallelen, eine Elektronenfokussierung bewirkenden Ausnehmungen vorgesehen, in deren jeden ein Heizfaden untergebracht ist. Die Ausnehmungen sind dabei derart fokussiert, daß in dem Fall, daß die gesamte Länge des jeweiligen Heizfadens gespeist ist, Brennflecke gleicher Länge auf einer Anode nebeneinander auftreten. Dadurch wird ein einheitlicher rechteckförmiger Brennfleck erzeugt, der eine Gesamtbreite von etwa 2 mm aufweist. Einer der Heizfäden ist elektrisch so geschaltet, daß lediglich die eine Hälfte seiner Länge gespeist werden kann, und zwar unabhängig von der SpeisungAccording to the present invention, there is a cathode with two nearly parallel electron focusing effects Recesses provided in each of which a filament is housed. The recesses are focused in such a way that that in the event that the entire length of the respective filament is fed, focal spots of the same length on one Anode occur side by side. This creates a uniform, rectangular focal spot that has an overall width of about 2 mm. One of the filaments is connected electrically so that only half of its length is fed can be, regardless of the supply

des anderen Heizfadens. Dadurch kann dann ein einzelner Brennfleck mit einer Breite von einem Millimeter auf der Anode abgebildet werden. Die Neigung der Anode ist so gewählt, daß bei Betrachtung von der freiliegenden Fläche her sowohl der kleine Brennfleck als auch der große Brennfleck nahezu als Viereck bzw. Quadrat auftritt, und zwar mit einer Kantenlänge von 1 mm bzw. 2 mm.the other filament. This allows a single focal point with a width of one millimeter on the Anode to be mapped. The inclination of the anode is chosen so that when viewed from the exposed surface both the small focal spot and the large focal spot appear almost as a square or square, with one Edge length of 1 mm or 2 mm.

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Die Anwendung von Brennflecken mit derart geringer Breite ermöglicht die Anwendung einer Abschaltspannung mit einem hinreichend niedrigen Wert, um die elektrischen Probleme auf einen minimalen Wert herabzusetzen, die bisher Versuchen entgegengestanden haben, eine Abschaltvorspannung dadurch bereitzustellen, daß zwischen einer Kathodenkappe und der Heizfadenanordnung eine Spannungsdifferenz hervorgerufen wird·The use of focal spots with such a small width enables the application of a cut-off voltage with a sufficiently low to minimize the electrical problems previously attempted have opposed a cut-off bias thereby to provide that a voltage difference is created between a cathode cap and the filament assembly will·

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. ■ "The invention is explained in more detail below with reference to drawings. ■ "

Fig. 1 zeigt in einer Ansicht die Beziehung zwischen einer Anode und einer Kathode gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie 2-2.Fig. 1 is a view showing the relationship between an anode and a cathode according to the invention. FIG. 2 shows a sectional view along the line 2-2 entered in FIG. 1.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine Anode längs der in Fig. 1 eingetragenen Linie 3-3. Fig. 4 zeigt schematisch den elektrischen Anschluß für Heizfäden und eine Kathode.FIG. 3 shows an enlarged plan view of an anode along the line 3-3 entered in FIG. 1. Fig. 4 shows schematically the electrical connection for filaments and a cathode.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Kathode 10 und eine Anode 12. Die Anode 12 ist als feststehende Anode dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß es sich dabei um eine rotierende Anode bzw. Drehanode handeln kann.The illustrated embodiment of the invention includes a cathode 10 and an anode 12. The anode 12 is fixed Anode shown. It should be noted, however, that this is a rotating anode or rotating anode can.

Die Kathode 10 enthält eine Traghülsenanordnung 14, die von einem hier nicht näher dargestellten Röhrenkolben in geeigneter Weise getragen ist. Die Hülse trägt einen Körper 16, der aus einem geeigneten Metall besteht. Die Kathode ist mit einer gefalteten Fläche versehen, die dadurch gebildet ist, daß sich zwei ebene Flächen 18, 20 schneiden. Die Fläche weist eine Fokussierungs-Kalotte 22 auf, und die Fläche 20The cathode 10 includes a support sleeve assembly 14, the is carried in a suitable manner by a tubular piston not shown here. The sleeve carries a body 16, which consists of a suitable metal. The cathode is provided with a folded surface which is formed by that two flat surfaces 18, 20 intersect. The surface has a focusing dome 22, and the surface 20

weist eine Fokussierungs-Kalotte 24 auf. Die Kalotten 22 undhas a focusing cap 24. The calottes 22 and

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verlaufen nahezu parallel zueinander, und außerdem sind sie in gleicher Weise ausgebildet. In den Kalotten 22, 24 sind schraubenlinienförmig gewickelte Heizfäden 26 bzw. 28 vorgesehen. Mit den gegenüberliegenden Enden dieser Heizfäden sind Zuführleitungen verbunden, die nach hinten durch den Körper verlaufen und durch darin vorgesehene Öffnungen 30 hindurchgeführt sind. Die Heizfäden sind in Bezug auf den Körper 16 elektrisch isoliert.run almost parallel to each other, and they are also designed in the same way. In the calottes 22, 24 are helically wound heating filaments 26 and 28 are provided. With opposite ends of these filaments are Feed lines connected to the rear through the body extend and passed through openings 30 provided therein are. The filaments are electrically isolated with respect to the body 16.

Im folgenden sei Fig. 4 näher betrachtet. Die Heizfäden 26 und 28 sind durch eine Leitung 32 miteinander in Reihe geschaltet. Die Speiseleistung bzw. Speisespannung wird den gegenüberliegenden Enden der Heizfäden durch die Zuführleitungen 34 und 36 zugeführt. In der Zuführleitung 34 liegen Schaltkontakte 38, die auf ihre Schließung hin eine Speisung der Heizfäden 26 und 28 über ihre gesamte Länge ermöglichen.4 is considered in more detail below. The heating filaments 26 and 28 are connected to one another in series by a line 32. The feed power or feed voltage is fed to the opposite ends of the heating filaments through feed lines 34 and 36. Lie in the feed line 34 Switching contacts 38 which, when closed, enable the heating filaments 26 and 28 to be fed over their entire length.

Neben den betrachteten Elementen sind noch Einrichtungen vorgesehen, die eine Speisung des Heizfadens 28 nur über die Hälfte seiner Länge ermöglichen. Diese Einrichtungen umfassen eine Leitung 40, die mit dem Mittelpunkt 42 des Heizfadens 28 über Schaltkontakte 44 verbunden ist. Vorzugsweise sind die Schaltkontakte 38 und 44 in der dargestellten Weise miteinander verbunden, so daß durch Öffnen des einen Kontaktsatzes die Schließung des anderen Kontaktsatzes bewirkt wird. Eine gesonderte Leitung 48 ist mit dem Kathodenkörper 16 verbunden. Dadurch kann eine Vorspannung an diesen Kathodenkörper angelegt werden, und zwar unabhängig von den Heizfäden 26, 28.In addition to the elements considered, devices are also provided that feed the filament 28 only via allow half its length. These devices include a conduit 40 connected to the center 42 of the filament 28 is connected via switching contacts 44. Preferably, the switch contacts 38 and 44 are in the manner shown connected to each other, so that the closing of the other contact set is effected by opening one contact set. A separate line 48 is connected to the cathode body 16. This can put a bias on this cathode body are applied, independently of the filaments 26, 28.

Die Fokussierungs-Kalotten 22, 24 und ihre entsprechenden Heizfäden 26, 28 sind so bemessen, daß im Falle der Speisung der H_eizfäden 26 und 28 die Ausbildung zweierlnachbarterThe focusing cups 22, 24 and their corresponding Heating filaments 26, 28 are dimensioned in such a way that when the heating filaments 26 and 28 are fed, two adjacent ones are formed

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rechteckförmiger Brennflecke 50, 52 bewirkt wird, die nahezu gleich breit sind und die vorzugsweise auf der Fläche der Anode 12 eine Breite von einem Millimeter nicht überschreiten. Der Brennfleck 50 ergibt sich dabei auf Grund des Auftretens der Elektronen, die von dem Heizfaden 26 erzeugt werden, und der Brennfleck 52 ergibt sich durch die Elektronen, die der Heizfaden 28 erzeugt. Die Brennflecke 50 und 52 sind von gleicher Länge. Die Länge der betreffenden Brennflecke ist derart, daß bei Betrachtung von der freiliegenden Seite der Röhre her die kombinierten Brennflecke als Viereck auftreten. In dem Fall, daß die Brennflecke jeweils eine Breite von einem Millimeter aufweisen, würde der Brennfleck als ein 2-mm-Viereck bzw. -Quadrat auftreten.rectangular focal spots 50, 52 is effected, which is almost are of the same width and which preferably do not exceed a width of one millimeter on the surface of the anode 12. The focal spot 50 results from the occurrence of the electrons generated by the filament 26, and the focal spot 52 results from the electrons which the filament 28 generates. The focal spots 50 and 52 are from same length. The length of the focal point concerned is such that when viewed from the exposed side of the Tube the combined focal points appear as a square. In the event that the focal spots each have a width of one millimeter, the focal spot would appear as a 2 mm square.

Wenn die Schaltkontakte 38 geöffnet und die Schaltkontakte 44 geschlossen sind, wird nur die Hälfte des Heizfadens 28 gespeist. Dies bewirkt die Ausbildung eines Brennflecks 54, der halb so breit ist wie die kombinierten Brennflecke und der zu—dem nur halb so lang ist wie der Brennfleck 52. Bei Betrachtung von der freiliegenden Fläche her tritt der Brennfleck 54 selbstverständlich als Viereck bzw. Quadrat auf.When the switching contacts 38 are open and the switching contacts 44 are closed, only half of the filament 28 is fed. This causes the formation of a focal spot 54 which is half as wide as the combined focal spots and which is only half as long as the focal spot 52. At When viewed from the exposed surface, the focal spot 54 naturally appears as a rectangle or square.

Ein Vorteil der dargestellten Anordnung besteht darin, daß die Geometrie der Heizfäden in den Fokussierungs-Kalotten 22, 24 derart gewählt ist, daß der Elektronenstrom von der Kathode zu der Anode hin abgeschaltet wird, -venn eine negative Vorspannung an den Körper 16 in der Größenordnung von 3000 bis 3500 V angelegt wird. Bei bisher bekannten Anordnungen wiesen die Kathoden-Kalotten eine größere Abmessung auf, weshalb höhere Abschaltspannungen erforderlich waren. Diese Abschaltspannungen führten häufig zur Lichtbogenbildung zwischen' dem Heizfaden und der jeweiligen Fokussierungs-Kalotte, mit der Folge des Auftretens eines Elektronenstoßes auf derOne advantage of the arrangement shown is that the geometry of the heating filaments in the focusing domes 22, 24 is selected in such a way that the electron flow from the cathode to the anode is switched off if a negative bias on the body 16 is of the order of magnitude from 3000 to 3500 V. In arrangements known up to now, the cathode domes had larger dimensions, which is why higher cut-off voltages were required. These cut-off voltages often lead to the formation of arcs between the filament and the respective focusing cap, with the result that an electron impact occurs on the

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Auffangschicht. Je höher die Gittervorspannung ist, umso wahrscheinlicher ist es selbstverständlich, daß dieses Problem auftritt. Indem nur ein Heizfaden der vorgesehenen Heizfäden mit seiner halben Länge ausgenutzt wird, um Elektronen für den kleinen Brennfleck zu erzeugen, vereinfacht sich selbstverständlich die Geometrie der diese Anordnung verwendenden Röntgenröhre.Collecting layer. The higher the grid bias, the more likely it is, of course, that this Problem occurs. By using only one filament of the provided filaments with half its length to generate electrons To produce for the small focal spot, of course, simplifies the geometry of this arrangement using X-ray tube.

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Claims

/ 1./Double focus X-ray tube, characterized in that an anode unit (12) with a flat collecting surface is provided, that a cathode unit (10) is provided which has a head (1.6) with two almost parallel focusing domes (22 , 24) for electron focusing, in each of which an elongated filament (26, 28) is housed, that the focusing calottes (22, 24) and the filaments (26, 28) are arranged in such a way that the filaments ( 26,28) emitted electrons when the filaments (26,28) are fed over their entire length on the collecting surface in the form of two adjacent rectangular focal spots (50,52) of equal length and form a uniform, rectangular focal spot that devices (34,36 , 38) are provided which simultaneously connect the opposite ends of the filaments (26,28) to a source of electrical energy such that each filament (26,28) emits electrons over its entire length ert, and that devices (40,44,36) are provided which alternatively connect only part of a filament (28) of the filaments (26,28) to a source of electrical energy such that electrons can only be emitted from the filament part in question are.

2. X-ray tube according to claim 1, characterized in that

that the two focal points (50, 52) have the same width.

3. X-ray tube according to claim 2, characterized in that the two focal spots (50, 52) each have a width of 1 mm.

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4. X-ray tube according to claim 2, characterized in that the one filament part is one half of the one Forms filament (28).

5. X-ray tube according to claim 3, characterized in that the heating filaments (26, 28) from the head (16) electrically are insulated and that devices are provided which are able to apply an electrical voltage to the head (16), which is different from the voltage applied to the filaments (26,28).

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